Από τη δεκαετία του 1970, όταν το Ταξιδιώτης ανιχνεύουν εικόνες από την παγωμένη επιφάνεια της Ευρώπης, οι επιστήμονες υποψιάζονται ότι θα μπορούσε να υπάρχει ζωή στους εσωτερικούς ωκεανούς των φεγγαριών στο εξωτερικό ηλιακό σύστημα. Έκτοτε, έχουν προκύψει και άλλα στοιχεία που έχουν ενισχύσει αυτήν τη θεωρία, που κυμαίνονται από παγωμένα λοφία στην Ευρώπη και τον Εγκέλαδο, εσωτερικά μοντέλα υδροθερμικής δραστηριότητας, ακόμη και την πρωτοποριακή ανακάλυψη σύνθετων οργανικών μορίων στα λοφία του Εγκέλαδου.
Ωστόσο, σε ορισμένες τοποθεσίες στο εξωτερικό ηλιακό σύστημα, οι συνθήκες είναι πολύ κρύες και το νερό μπορεί να υπάρχει μόνο σε υγρή μορφή λόγω της παρουσίας τοξικών αντιψυκτικών χημικών. Ωστόσο, σύμφωνα με μια νέα μελέτη μιας διεθνούς ομάδας ερευνητών, είναι πιθανό ότι τα βακτήρια θα μπορούσαν να επιβιώσουν σε αυτά τα λαμπερά περιβάλλοντα. Αυτά είναι καλά νέα για όσους ελπίζουν να βρουν στοιχεία για τη ζωή σε ακραία περιβάλλοντα του Ηλιακού Συστήματος.
Η μελέτη που περιγράφει λεπτομερώς τα ευρήματά τους, με τίτλο «Enhanced Microbial Survivability in Subzero Brines», εμφανίστηκε πρόσφατα στο επιστημονικό περιοδικό Αστροβιολογία. Η μελέτη διεξήχθη από τον Jacob Heinz από το Κέντρο Αστρονομίας και Αστροφυσικής στο Τεχνικό Πανεπιστήμιο του Βερολίνου (TUB) και περιελάμβανε μέλη από το Πανεπιστήμιο Tufts, το Imperial College London και το Washington State University.
Βασικά, σε σώματα όπως οι Ceres, Callisto, Triton και Pluto - που βρίσκονται είτε μακριά από τον Ήλιο είτε δεν διαθέτουν μηχανισμούς εσωτερικής θέρμανσης - πιστεύεται ότι υπάρχουν εσωτερικοί ωκεανοί λόγω της παρουσίας ορισμένων χημικών και αλάτων (όπως η αμμωνία). Αυτές οι «αντιψυκτικές» ενώσεις διασφαλίζουν ότι οι ωκεανοί τους έχουν χαμηλότερα σημεία πήξης, αλλά δημιουργούν ένα περιβάλλον που θα ήταν πολύ κρύο και τοξικό για τη ζωή, όπως το γνωρίζουμε.
Για χάρη της μελέτης τους, η ομάδα προσπάθησε να προσδιορίσει εάν τα μικρόβια μπορούσαν πράγματι να επιβιώσουν σε αυτά τα περιβάλλοντα διεξάγοντας δοκιμές με Planococcus halocryophilus, ένα βακτήριο που βρίσκεται στην Αρκτική. Στη συνέχεια υπέβαλαν αυτά τα βακτήρια σε διαλύματα νατρίου, μαγνησίου και χλωριούχου ασβεστίου, καθώς και υπερχλωρικό, μια χημική ένωση που βρέθηκε από τον εκτοξευτή Phoenix στον Άρη.
Στη συνέχεια υπέβαλαν τις λύσεις σε θερμοκρασίες που κυμαίνονται από + 25 ° C έως -30 ° C έως πολλαπλούς κύκλους ψύξης και απόψυξης. Αυτό που βρήκαν ήταν ότι τα ποσοστά επιβίωσης των βακτηρίων εξαρτώνταν από τη λύση και τις σχετικές θερμοκρασίες. Για παράδειγμα, τα βακτήρια που εναιωρήθηκαν σε δείγματα που περιέχουν χλωριούχο (αλατούχο) είχαν καλύτερες πιθανότητες επιβίωσης σε σύγκριση με εκείνα στα δείγματα που περιέχουν υπερχλωρικό άλας - αν και τα ποσοστά επιβίωσης αυξήθηκαν όσο μειώθηκαν οι θερμοκρασίες.
Για παράδειγμα, η ομάδα διαπίστωσε ότι τα βακτήρια σε διάλυμα χλωριούχου νατρίου (NaCl) πέθαναν εντός δύο εβδομάδων σε θερμοκρασία δωματίου. Αλλά όταν οι θερμοκρασίες μειώθηκαν στους 4 ° C (39 ° F), η επιβίωση άρχισε να αυξάνεται και σχεδόν όλα τα βακτήρια επέζησαν από τη στιγμή που οι θερμοκρασίες έφτασαν τους -15 ° C (5 ° F). Εν τω μεταξύ, τα βακτήρια στα διαλύματα μαγνησίου και χλωριούχου ασβεστίου είχαν υψηλά ποσοστά επιβίωσης στους -30 ° C (-22 ° F).
Τα αποτελέσματα ποικίλλουν επίσης για τους τρεις αλατούχους διαλύτες ανάλογα με τη θερμοκρασία. Τα βακτήρια σε χλωριούχο ασβέστιο (CaCl2) είχαν σημαντικά χαμηλότερα ποσοστά επιβίωσης από αυτά σε χλωριούχο νάτριο (NaCl) και χλωριούχο μαγνήσιο (MgCl2) μεταξύ 4 και 25 ° C (39 και 77 ° F), αλλά οι χαμηλότερες θερμοκρασίες αύξησαν την επιβίωση και στα τρία. Τα ποσοστά επιβίωσης στο διάλυμα υπερχλωρικού ήταν πολύ χαμηλότερα από ό, τι σε άλλα διαλύματα.
Ωστόσο, αυτό ήταν γενικά σε διαλύματα όπου το υπερχλωρικό άλας αποτελούσε το 50% της μάζας του συνολικού διαλύματος (το οποίο ήταν απαραίτητο για το νερό να παραμείνει υγρό σε χαμηλότερες θερμοκρασίες), το οποίο θα ήταν σημαντικά τοξικό. Σε συγκεντρώσεις 10%, τα βακτήρια ήταν ακόμη σε θέση να αναπτυχθούν. Αυτό είναι ημι-καλά νέα για τον Άρη, όπου το έδαφος περιέχει λιγότερο από ένα τοις εκατό κατά βάρος υπερχλωρικό.
Ωστόσο, ο Heinz επεσήμανε επίσης ότι οι συγκεντρώσεις αλατιού στο έδαφος είναι διαφορετικές από αυτές σε ένα διάλυμα. Ακόμα, αυτό θα μπορούσε να είναι ακόμα καλή είδηση για τον Άρη, καθώς οι θερμοκρασίες και τα επίπεδα υετού υπάρχουν πολύ παρόμοια με τμήματα της Γης - την έρημο Ατακάμα και τμήματα της Ανταρκτικής. Το γεγονός ότι τα βακτήρια μπορούν να επιβιώσουν σε τέτοια περιβάλλοντα στη Γη δείχνει ότι θα μπορούσαν να επιβιώσουν και στον Άρη.
Σε γενικές γραμμές, η έρευνα έδειξε ότι οι ψυχρότερες θερμοκρασίες ενισχύουν την επιβίωση των μικροβίων, αλλά αυτό εξαρτάται από τον τύπο του μικροβίου και τη σύνθεση του χημικού διαλύματος. Όπως είπε ο Heinz στο περιοδικό Astrobiology:
«[Οι] αντιδράσεις, συμπεριλαμβανομένων εκείνων που σκοτώνουν τα κύτταρα, είναι πιο αργές σε χαμηλότερες θερμοκρασίες, αλλά η επιβίωση των βακτηρίων δεν αυξήθηκε πολύ σε χαμηλότερες θερμοκρασίες στο διάλυμα υπερχλωρικού, ενώ οι χαμηλότερες θερμοκρασίες στα διαλύματα χλωριούχου ασβεστίου απέδωσαν σημαντική αύξηση της επιβίωσης. "
Η ομάδα διαπίστωσε επίσης ότι τα βακτήρια τα πήγαν καλύτερα σε πιο αλατισμένα διαλύματα σε σχέση με τους κύκλους ψύξης και απόψυξης. Στο τέλος, τα αποτελέσματα δείχνουν ότι όλα τα επίπεδα επιβίωσης φθάνουν σε μια προσεκτική ισορροπία. Ενώ οι χαμηλότερες συγκεντρώσεις χημικών αλάτων σήμαινε ότι τα βακτήρια μπορούσαν να επιβιώσουν και ακόμη και να αναπτυχθούν, οι θερμοκρασίες στις οποίες το νερό θα παρέμενε σε υγρή κατάσταση θα μειώνονταν. Έδειξε επίσης ότι οι αλμυρές λύσεις βελτιώνουν τα ποσοστά επιβίωσης των βακτηρίων όταν πρόκειται για κύκλους ψύξης και απόψυξης.
Φυσικά, η ομάδα τόνισε ότι επειδή μόνο τα βακτήρια μπορούν να επιβιώσουν σε ορισμένες συνθήκες δεν σημαίνει ότι θα ευδοκιμήσουν εκεί. Όπως εξήγησε η Theresa Fisher, διδακτορικός φοιτητής στη Σχολή Εξερεύνησης της Γης και του Διαστήματος του Πανεπιστημίου της Αριζόνα και συν-συγγραφέας της μελέτης:
«Η επιβίωση έναντι της ανάπτυξης είναι μια πολύ σημαντική διάκριση, αλλά η ζωή καταφέρνει να μας εκπλήξει. Ορισμένα βακτήρια όχι μόνο μπορούν να επιβιώσουν σε χαμηλές θερμοκρασίες, αλλά απαιτούν να μεταβολιστούν και να ευδοκιμήσουν. Πρέπει να προσπαθήσουμε να είμαστε αμερόληπτοι να υποθέσουμε τι είναι απαραίτητο για να αναπτυχθεί ένας οργανισμός, όχι μόνο να επιβιώσει. "
Ως εκ τούτου, ο Heinz και οι συνάδελφοί του εργάζονται επί του παρόντος σε μια άλλη μελέτη για να προσδιορίσουν πώς διαφορετικές συγκεντρώσεις αλάτων σε διαφορετικές θερμοκρασίες επηρεάζουν τη βακτηριακή διάδοση. Εν τω μεταξύ, αυτή η μελέτη και άλλα παρόμοια είναι σε θέση να παρέχουν κάποια μοναδική εικόνα για τις δυνατότητες εξωγήινης ζωής, θέτοντας περιορισμούς στα είδη των συνθηκών στις οποίες μπορούν να επιβιώσουν και να αναπτυχθούν.
Αυτές οι μελέτες επιτρέπουν επίσης βοήθεια όσον αφορά την αναζήτηση εξωγήινης ζωής, αφού γνωρίζοντας πού μπορεί να υπάρξει ζωή μας επιτρέπει να επικεντρώσουμε τις προσπάθειές μας στην αναζήτηση. Τα επόμενα χρόνια, οι αποστολές στην Ευρώπη, στον Εγκέλαδο, στον Τιτάνα και σε άλλες τοποθεσίες στο Ηλιακό Σύστημα θα αναζητήσουν βιογραφίες που υποδεικνύουν την παρουσία ζωής πάνω ή μέσα σε αυτά τα σώματα. Γνωρίζοντας ότι η ζωή μπορεί να επιβιώσει σε κρύα, λαμπερά περιβάλλοντα ανοίγει επιπλέον δυνατότητες.
